TWI296286B - Method of manufacturing al and al alloy sputtering target - Google Patents

Description

!296286 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明所屬之技術領域為，半導體及光電產業上薄膜賤鑛所 使用铭及齡金練之製造技術，彻直接冷激麟方式製造出 符合半導體及光電產業之鋁及鋁合金輕材。 【先前技術】 紹合金雜具有高反射率及低電醇之特性 製造光碟之反射層、半導體用導線層及顯示元件用電極在 般係以濺鑛製程為主，所謂濺鑛即利用繼 擊把材，絲材表面軒受縣_並_於基材上，_著、吸 附制表面遷移、成核等雜後，在基板上成長軸_之製程。滅 鍍製備之_性質的優劣’除受職賴台 =之姆本身的品質亦扮演重要角色，乾材特性包=^所 影Ϊ密度及析出物大小等，均對濺鑛薄膜之均勻性、品質 將轉法祕末冶金方為之，溶鑄法係 存在縮孔、氣孔、靖造=二 偏析專問4，所传缺均需再施以後續加工改 民國專利117131號所載，乾材胚料溶鎮織如中華 形，並__理產生觸魏或鍛造使其變 W丄m 現象改#禱造_•粗大情形，並促 進較大讀她化及料分佈；或如_專鑛 ^ 所得之鑄錠利用熱鍛及4-6道次等通道镟 ^ A_ar Extrusion，ECAE)方式加工;^ 角擠製（E_ Channel 處理，使原鑄造組織加ji後發生回復二道次之間並輔以退火 並藉由加工_相細化使其均二==== 6 1296286 以下之晶粒’但缺點在於後續加1程繁複耗時，餘玉成本過高。 卬貝 真專利5細所揭示’利用真城麟煉⑽)配合 1VAR)之獅練製程’改善單_)溶煉時因鑄錠内 製:織均-且析:内部晶粒粗大及較深之縮孔等情形，可產 該法鈦、銅等材質之金屬合金姆，但由於 二二二2境下操作’用於18合金乾材產製上^:備相對 且而一道久熔煉方可達成，將使生產時間加長。 法產減銘合金綺上，其加卫程序均較為繁複， 尚未有製知間便且量產性高之製造方式。 【發明内容】 曾的係提供_種錄符合轉體及光電產業需求高品 、’口=乾材之方式。其特點為不需後續燒結、熱壓或鍛造及乳延 加工’亦不需於真空環境下進行溶煉，即戦鑄出鑄造晶粒小 出，細微且_均質之齡錄材。該製程並具有成品率高、量產 性咼等優點。 本個^採狀缺齡錄·造雜係域接冷激麟法 ^rect-Onll Casting)，其原理乃將處理過之金屬熔湯平穩而持 續的注^财冷卻之輯模具巾，纽湯通賴具表面與其接觸 時’，經由熱傳導快速帶走熱f，凝固形成表面固態薄殼層，再利 用冷部水柱衝擊⑽紐表舰魏冷卻内部，形仙態鑄鍵，鱗 鍵並隨洗鑄平台等速移動’直至設定之洗鑄長度為止（立式直接冷 激洗ί) ’若f水平式則可連續生產。躲禱過程不需如雙V製程^ 真空桃下操作’熔鑄後之靶材亦不需如舊有熔鑄方式再進行後續 塑性加工’是-種可產制時具有薄表面成份偏析層及微細禱造晶 粒組織銘合金素材之方式，。 1296286 本發明即利用此法，配合適當之熔湯前處理，可產製單一金 屬銘’或添加選自鋼、锰、石夕、鎂、鋅、鈦、銳、錯、飢、鉻、鐵、 鈷、鋰、銀、釔、铪、钽、碳至少一種不同元素所形成之鋁合金濺 鍍用靶材，所得靶材晶粒尺寸在100微米以下，二次析出相尺寸在 50微米以下’可適用於半導體產業及光電產業所需之高品質鋁合金 革巴材量產。 【實施方式】 有關本發明之具體實施方式，兹以銘鈦合金把材及I呂石夕鎂合金乾 材利用立式直接冷激澆鑄方式製備為例，說明如下。 【實施例一】 將高純度之純鋁錠加入容量500kg級石墨坩堝，利用電熱絲加 熱坩堝方式使鋁錠完全熔融為熔湯後，再加入高純度純鎂錠及鋁矽 母合金，並將鋁湯溫度昇溫至液相線溫度以上，俟原料熔解後進行 鋁湯除渣、除氣及靜置，再將鋁湯傾注入流槽系統，鋁湯流經流槽 時經線上除氣，及多孔陶瓷過濾板過濾後以降低鋁湯内氫氣及非金 屬夾雜物含量，並於液相線溫度以上進行洗鑄，此處洗鑄係使用4 模穴之4Π直接冷激澆鑄模具，澆鑄完成後可得長3米、直徑4，，鋁鈦 合金棒材4枝，經切除料頭料尾各1〇cm(約4”）後即可製成 品率達90%以上。 取 圖1、圖2為所得把材之橫向截面金相組織，由圖中可見該乾材禱 造後主要為晶胞狀鑄造組織，其晶粒尺寸小於1〇〇微米，且内部未 見其它析出相存在。 α 【實施例二】 將高純度之純鋁錠加入容量500kg級石墨坩堝，利用電熱絲加 熱，堝方式使鋁錠完全熔融為熔湯後，再加入高純度純鈦片了並將 叙湯溫度昇溫至M-Ti平衡圖之液相線溫度以上使加入鈦片完全熔 1296286 解，期間通入隋性氣體可避免高溫下鋁湯液面劇烈氧化，俟原料熔 解後進行鋁湯除渣、除氣及靜置，再將鋁湯傾注入流槽系統，鋁湯 流經流槽時經線上除氣，及多孔陶瓷過濾板過濾後以降低鋁湯内氫 氣及非金屬夾雜物含量，並於Ai—Ti平衡圖之液相線溫度以上進行 澆鑄，此處澆鑄係使用4模穴之4”直接冷激澆鑄模具，洗鑄完成後 可得長3米、直徑4Π鋁鈦合金棒材4枝，經切除料頭料尾各i〇cm(約 4Π)後即可製成靶材，成品率達9〇%以上。

圖3、圖4為所得無材之橫向截面金相組織，由圖中可見該乾材鑄 造後主要為等軸晶胞狀鑄造組織，其晶粒尺寸小於1〇〇微米，内部 僅見少量A13Ti析出相，且析出物尺寸多在5〇微米以下。 由實施例一、二顯示本發明之直接冷激澆鑄法所得之靶材在不需 ，續鍛造加工情形下，即可產製晶粒與析出相細小之減成品，其 曰曰粒尺寸小於1〇〇微米、析出物尺寸小於微米。 雖然本，明之較佳實施例揭露如上述，但其並制以限定本發 任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當^ 更動麵飾，财脫本案之專細，因此本發明之專 利保遵粑圍需林_書所載之申料職_界定者為準。 【圖式簡單說明】 直接冷㈣鑄法所得之財鎂合錄材橫向截面金 Γ目L為I直接冷激洗鑄法所得之㈣鎮合金_橫向截面金 =為l直接冷㈣鑄法所得之贼合錄材橫向截面金相 9 1296286 圖4為經直接冷激澆鑄法所得之鋁鈦合金靶材橫向截面金相 組織 【主要元件符號說明】

Claims (1)

1. 雜 氣 l· 丨 ιιίρΆ 1· 一種鋁及鋁合金濺鑛無材之製造方法，其係包括·· 將純鋁錠加熱成熔融狀態的鋁湯； 〃、 或加入至少一添加物至該熔融狀態的鋁湯，該添加物 鐘、石夕、鎂、鋅、鈦、銃、锆、飢、絡、鐵、始、鐘 銓、叙及碳所組成之群組之任一；及 、 S銘一流㈣錢行直接冷激 如申請專^範圍第1項所述之該鋁及鋁合金濺鍍靶材之製造方 ^，其中該或加入至少一添加物至該熔融狀態的鋁湯中k步驟 中’更包括一添加物合金包括該複數個添加物。 如申請專利範圍第1項所述之該鋁及鋁合金濺鍍靶材之製造方 ΐ二其中該或加入至少一添加物至該熔融狀態的鋁湯之步驟後， 更匕括將鋁湯溫度昇溫至鋁—添加物平衡圖之液相線以上之 溫度，使該添加物充份溶解。 ^申請專利範圍第3項所述之該鋁及鋁合金濺鍍靶材之製造方 :’其中該將銘湯溫度昇溫至铭-添加物平衡圖之液相線以上之溫 ^，使該添加物充份溶解之步驟後，更包括一除渣、一除氣及一 靜置之步驟。 =申請專利範圍第1項所述之該鋁及鋁合金濺鍍靶材之製造方 ΐ拉其中將該鋁湯或具有該添加物的該鋁湯注入該流槽系統進行 予^冷激澆鑄，即得到鋁及鋁合金靶材的步驟中更包括一線上除 乳及一使用至少一多孔陶瓷過濾板過濾之步驟。